(57)【要約】  旋削により加工される溝形状を高精度化し、バンクの発生を低減あるいは防止するとともに、小径の工具を使用してもワークとの干渉を回避しつつ十分な溝深さを確保する。  回転するワークに対し、このワークの外方から内方に向けて延びる回転軸に取り付けられた切削工具を深さ方向に進入させて、円周状の溝加工を行う切削加工を行う際、回転軸をワークの内方に向けて所定の傾斜角度で下方に傾斜させ、平面図で見たとき、切れ刃のワークにおける軌跡が、その最深点とワークの中心Ｏとを結ぶ半径方向に短軸を有する楕円となるように配置し、この傾斜角度を維持したまま、切削工具を加工目標の溝深さとなるまで下降させてワークを切削することにより、最深点をワークの表面に投影した点からワーク表面と平行にワーク中心軸に向かう軸、あるいは、切削工具の回転軸をワーク表面に投影した軸方向に生じるずれを任意に設定できるようにする。
2011132252.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転するワークに対し、該ワークの外方から内方に向けて延びる回転軸に取り付けられた切削工具を深さ方向に進入させて、円周状の溝加工を行う切削加工方法において、
前記回転軸を前記ワークの内方に向けて所定の傾斜角度で下方に傾斜させ、平面図で見たとき、前記切れ刃の前記ワーク内における軌跡が、その最深点と前記ワークの中心とを結ぶ半径方向に短軸を有する楕円の一部となるように配置し、前記傾斜角度を維持したまま、前記切削工具を加工目標の溝深さとなるまで加工させて前記ワークを切削することにより、前記軌跡と加工目標形状である溝の円弧とのｘ軸方向のずれを任意に設定できるようにした切削加工方法。
ただし、ｘ軸とは、前記最深点をワーク表面に投影した点を原点とし、この原点からワーク表面と平行にワーク中心軸に向かう軸、あるいは、前記回転軸をワーク表面に投影した軸である。
【請求項２】
前記ｘ軸方向のずれδと前記傾斜角度Ｂとの関係を次式により求め、前記ワーク表面から見た前記軌跡上の任意の点の深さｔに対し、前記ｘ軸方向のずれδを任意に設定できるようにした請求項１に記載の切削加工方法。
【数９】
2011132252.tif 000011
ただし、Ｄは加工しようとする溝形状の直径、ａｄ及びｄは、それぞれ加工しようとする溝形状の深さ及び切れ刃軌跡の直径を示し、０≦ｔ≦ａｄである。
【請求項３】
前記ずれδのうち、切削開始点、切削終了点あるいは切削開始点から切削終了点に到るまでのずれδの値を選定することにより、溝の外周壁あるいは内周壁に発生するバンクを調整できるようにした請求項２に記載の切削加工方法。
【請求項４】
前記傾斜角度を異ならせて、前記切削を複数回行うことを特徴とする請求項１ないし３に記載の切削加工方法。
【請求項５】
前記傾斜角度に加え、前記切削工具の切れ刃支持部、及び切れ刃の形状を選定することにより、前記ｘ軸方向のずれを任意に設定できるようにした請求項１ないし４に記載の切削加工方法。
【請求項６】
回転するワークに対し、該ワークの外方から内方に向けて延びる回転軸に取り付けられた切削工具を深さ方向に進入させて、円周状の溝加工を行う切削加工装置において、
前記切削工具の回転軸を前記ワークの内方に向けて所定の傾斜角度で下方に傾斜させる切削工具傾斜手段を設け、平面図で見たとき、前記切れ刃の前記ワークにおける軌跡が、その最深点と前記ワークの中心Ｏとを結ぶ半径方向に短軸を有する楕円となるように前記傾斜角度を調整することにより、前記軌跡と加工目標形状である溝の円弧とのｘ軸方向のずれを任意に設定できるようにした切削加工装置。
ただし、ｘ軸とは、前記ワーク最深点をワーク表面に投影した点を原点とし、この原点からワーク表面と平行にワーク中心軸に向かう軸、あるいは、前記回転軸をワーク表面に投影した軸である。
【請求項７】
前記切削工具は、前記回転軸から拡開する拡開部を備え、前記切れ刃が該拡開部の先端に取り付けられていることを特徴とする請求項６記載の切削加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は旋削による切削加工方法及び切削加工装置に関するもので、航空機用のジェットエンジンの回転部品など、特に難加工性素材のワークに円あるいは円弧状の溝を旋削する際にも、工具の寿命を損なうことなく、溝の加工精度、加工効率を格段に高めるための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
航空機の需要は、今後２０年以内で、機体が現在の２倍、エンジンは現在の３．５倍に達すると予測されている。このように急増する航空機の燃費を向上させると、省エネルギ・ＣＯ２削減の観点から地球環境に大きく貢献できることから、機体の軽量化、エンジン出力の効率化の観点から様々な技術開発が現在活発になされている。
一方、当然のことながら、航空機の機体・エンジンには、前提条件としてきわめて高い安全性能が求められていることから、各構成部品の設計にあたり、強度、剛性を十分に維持した上で、軽量化を図らなければならず、軽量かつ高強度の材料が広く採用されるようになっている。これは、火力発電設備で採用されている蒸気タービンエンジン等も同様である。【０００３】
特にエンジン部品に関しては、燃焼効率を高めるためには、燃焼温度を上昇させることが不可欠であり、このため、ジェットエンジンの回転部品は、温度が千数百℃に達し、しかも数千ｒｐｍもの高速回転に達することになり、高温環境下できわめて大きな遠心力に耐え得るために部品形状・材料を採用しなければならず、軽量・高強度に加えて、耐熱性・耐食性に優れている材料として、チタン合金やニッケル基合金など高強度耐熱合金が採用されている。【０００４】
こうしたエンジン部品等の設計には、構造解析による最適化設計が行われており、設計どおりの高い精度で溶接・鋳造・鍛造・切削・研削・研磨等の加工を実現することが求められているが、特に、回転精度等、部品性能に大きな影響を与える切削加工に関しては、高強度耐熱合金自体の高温度下でも強度が低下しにくいという特徴が、加工精度、加工効率を改善する上で大きな障害となっており、これらの高強度耐熱合金を称して難削材と呼ばれている。
すなわち、切削温度が高温に達した場合、高強度耐熱合金製ワークの強度が切削工具の強度を上回る場合も想定され、被加工性が著しく悪化するとともに、切れ刃が損傷し、加工不能に陥る場合もある。
このような背景から、チタン合金やニッケル基合金など、難削材と呼ばれる高強度耐熱合金を、切削工具の損耗を少なくしつつ高能率で切削する方法、装置の開発が強く求められている。【０００５】
具体例として、図１にジェットエンジンに用いられるタービンのディスクとブレードを挙げると、ディスク断面図から分かるように、円板状のワークに対し、破線のハッチングのような円弧状の溝加工を行う必要がある。従来、こうした円弧状の溝を旋削する際には、例えば、旋削バイトを用いる加工、エンドミルを用いる加工、フライスカッタを用いる加工、サイドカッタを用いる加工等の加工方法が採用され、ワークの材質、加工溝の寸法あるいは要求される加工精度等に応じて適宜採用していた。しかし、特にチタン合金やニッケル基合金などの難削材のワークを加工する場合、それぞれ次のような問題点が発生していた。【０００６】
旋削バイトを用いた場合、加工中、切れ刃の一部が常にワークと接触しているため、工具が瞬時に発熱・摩耗し、また、工具の摩耗により、加工寸法に誤差が生じたり、工具折損などが頻繁に発生し加工不能となる場合がある。【０００７】
エンドミルを用いた場合、工具側面に形成された切れ刃が断続的にワークを切削するため、工具側面の一部は接触しないものの、工具とワークの接触弧は長く、それによる発熱は避けることはできず、また、底面が常に接触しているため、この箇所からの発熱も発生しやすくなる。さらに、エンドミル加工により形成した溝の内部に切削屑が堆積するため、工具への噛み込みも頻繁に発生してしまう。【０００８】
フライスカッタを用いた場合、図２に示すように、工具の外面がワーク端面や溝の外壁に干渉し、加工できる溝深さに物理的な制限が生じる。【０００９】
一方、旋削バイト、エンドミルを使用した加工では、切れ刃の一部が常にワークと接触しているのに対し、サイドカッタを用いた場合、サイドカッタ外周に所定間隔で切れ刃が配置されているため、図３に示されるように、断続的な切削が行われ、非切削の期間で工具が冷却されるため、連続切削と比較して工具の発熱を防止でき、これに伴い工具の寿命を長期化できるという観点では有利である。【００１０】
サイドカッタによる加工では、工具の形状により、工具の回転軸は加工面に対して水平方向を維持したまま、切り込み方向に工具を進行させている。図４〜図６に、サイドカッタを用いてワークＷに所定半径で垂直側壁を有する円周溝を目標加工形状として加工する場合、実際の加工によりどのような溝が形成されるかを示す。
ここで、サイドカッタ１は、中心が軸２の中心に一致する円板３の外周に、等間隔に切れ刃４が配置されており、図４において、反時計方向に回転するワークＷに対し、軸２が常時平行を維持しながら下降し、ワークＷの端面に接し、円周溝の切削が開始され、軸２が、加工目標の溝深さとなるまで切削加工が継続される。なお、円板３は、図４において軸２の反対側からみると、軸２を中心に反時計方向に回転している。【００１１】
図４の左側は、切れ刃４がワーク内に最も深く侵入した状態を平面図でみたものであり、円板３の回転方向からみて、最も上流側でワークＷに接触を開始する箇所が切削開始点、切れ刃軌跡のうち、ワーク内に最も深く侵入する箇所を通り、円板３の回転方向からみて最も下流側でワークＷから抜け出る箇所が切削終了点となる。以下、切れ刃軌跡のうち、ワーク内に最も深く侵入する箇所を最深点と称することにすると、ワークＷの端面を平面からみて、最深点を内径、切削開始点及び切削終了点を外径とする溝が徐々に形成されることになる。【００１２】
ただし、この溝は、半径方向の断面形状でみると、ワークＷの中心線に対し平行に形成されるわけではない。すなわち、図４において、切削開始点と切削終了点を結ぶ線が、ワークＷの端面上の切り溝であり、切れ刃４は、図４を側面図で見ると、ワークＷの内部において、切削開始点と切削終了点を結ぶ線を弦として、最深点を弧の中点とする軌跡を通過することになる。【００１３】
すなわち、溝加工は、ワークＷを中心点Ｏで回転させながら、軸２をワークＷに対し常時並行を維持しながら、加工目標の溝深さとなるまで加工させることになるが、溝の断面形状は、結局、ワークＷの中に進入している、切削開始点と切削終了点を結ぶ線を弦、最深点を弧の中点とする切れ刃の円弧面に対し、ワークＷを中心Ｏで一回転させることにより決定されることになる。【００１４】
したがって、サイドカッタ１を用いて回転するワークの端面に溝形状の加工を行う際、切れ刃の軌跡の最深点が溝の円弧軌跡と一致するように加工すると、図４左側の平面図に示されるように、加工面に投影された工具の軌跡上にある点が、溝の円弧曲線から、切れ刃４のワークにおける最深点からワークＷの中心軸に向かう直線を、ワーク表面上に投影した軸（以下、この軸をｘ軸と定義する。）方向にδだけ、溝の外側に向かって離れることになる。なお、ｘ軸は、平面図でみると、サイドカッタ１の軸２と一致するものであり、加工中ワークの回転とは無関係に固定されたものである。【００１５】
現在、ＮＣ工作機械には次の２種類の座標系がある。
（１）機械座標系：
ワークを載せた回転テーブルが回転しても、原点の位置やｘｙｚ軸の方向が変化しない座標系であり、工作機械そのものの構造を表した座標系。
（２）テーブル座標系：
ワークを載せた回転テーブルが回転すると、原点の位置が円周を移動し、ｘｙｚ軸の方向が変化する座標系。ＮＣ上で仮想的に設定した座標系。
このうち、本発明では、（１）の機械座標系を採用している。したがって、ワークの回転とは関係なく、原点は常に同じ位置にあり、ｘ軸の方向も変化しないものである。【００１６】
ここで、δは、切削開始点から最深点、あるいは最深点から切削終了点へ向かって、投影された工具の軌跡をたどった際の、工具の軌跡上の各点における投影された工具の軌跡と目標形状とする溝の円弧曲線との間で、ｘ軸方向に発生するずれを示すものであり、δｓを切削開始点における工具の軌跡と溝の円弧との差、δｆを切削終了点における工具の軌跡と溝の円弧との差とする。【００１７】
このずれδは、切削開始点δｓと切削終了点δｆで最大値をとり、加工目標の半径に対してサイドカッタ１の切れ刃半径が大きいほど、また加工目標の溝深さが大きいほど大きくなる。
このように、投影された切れ刃の軌跡が、溝の円弧曲線の外側に向かって離れ、また、切削開始点から最深点に到るまでは、切れ刃の進入深さは０から最深点まで円弧状に深くなり、逆に最深点から切削終了点までは、切れ刃の進入深さは円弧状に浅くなるから、加工が終了した時点では、図５に示されるように、加工溝の断面形状は、外壁部分が深さ方向に溝幅を小さくする方向に曲面状のバンクが発生してしまう。【００１８】
以下、図６を用いて、バンクの発生の理由をさらに詳細に説明する。
図６において、数字はこの図面にのみ使用されるもので、溝の加工目標形状を、ワークに対し垂直な側面を有する真円とする際、１は、サイドカッタ工具の軌跡、２は加工目標形状のワーク表面における溝円弧、３〜５は、ワーク表面から任意の深さにおける加工目標形状の溝円弧の軌跡、６は加工目標形状の最深点での溝円弧の軌跡をそれぞれ示す。
ここでは、最深点２２をワークＷの表面に投影した点を原点Ｏ’とし、原点Ｏ’からワーク表面と平行にワーク中心軸に向かう軸（あるいは、工具の回転軸をワーク表面に投影した軸）をｘ軸、水平面内でこのｘ軸に直交する軸をｙ軸、ｘ軸に垂直方向に直交する軸をｚ軸とする。【００１９】
ここで、ある深さにおける加工目標形状の溝円弧軌跡上における任意の点を７〜１０とし、各点７〜１０とｚ軸に直交する平面内においてｙ軸方向に同じ位置にある、切れ刃の軌跡１の上の点を１１〜１４とすると、７と１１、８と１２、９と１３、１０と１４を結ぶ線分が、前述した切れ刃の軌跡と加工目標形状の溝円弧とのｘ軸方向のずれδとなる。特に、７と１１を結ぶ線分の長さが、切削終了点における切れ刃の軌跡と加工目標形状の溝円弧とのずれδｆとなる。【００２０】
次にワークＷ表面と平行な断面、すなわちｚ軸と直交する断面において、ワークＷの中心軸を中心に点１１〜１４を通る円弧１５〜１８を描き、加工目標形状の溝円弧上の点７〜１０を、溝円弧２〜５に沿って、ｙ＝０、すなわち、点Ｏ’を通り、ワークの中心軸に平行なｚ軸上の点Ｏ’〜２２まで移動させる。
同様に、点１１〜１４を、それぞれ円弧１５〜１８に沿って、ｙ＝０となるｘｚ平面上の点２３〜２６まで移動させれば、点２３〜２６〜２２を結ぶ曲線が、サイドカッタ方式により溝を加工した際に生じる外壁へのバンク曲線となり、これが加工目標形状の溝円弧との誤差になる。【００２１】
したがって、加工面に対して水平方向にサイドカッタを設置する加工方法では、バンクの影響で任意の溝形状を高精度に仕上ることができないこととなり、その程度は、溝径に対する工具の直径の比が関係することになり、一般的には、大径の工具を使用するほど、溝の外壁に大きなバンクが生じることになる。一方、小径工具の場合、外壁に生じるバンクの程度は小さいが、工具径が小さいため、深い溝を加工できず、加工効率、工具発熱の面でも不利である。【００２２】
さらに、前述のように、工具１の軸２が常に平行を維持しながらワークＷに対し下降して接近するため、加工溝の手前側に凸部のあるワークＷ等では、図７に示すように軸２と凸部との干渉が発生し、所定以上の深さの溝加工ができないという問題もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２３】
【特許文献１】特開平１１−３００５０５号公報
【特許文献２】特許第３７５７８０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
そこで、本発明は、上述したようなワークに円あるいは円弧状の溝を旋削する際、サイドカッタを用いた加工の低発熱性、工具寿命の長期化という利点を活かしつつ、溝形状を高精度化し、バンクの発生を低減あるいは防止するとともに、小径の工具を使用してもワークとの干渉を回避しつつ十分な溝深さを確保することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
上記目的を達成するため、本発明者らは、工具の回転軸をワーク端面に対し傾斜するとともに、必要に応じて工具及び切れ刃の形状を工夫することにより、切れ刃のワーク内部における軌跡を、平面図でみて楕円とすることにより、前述のｘ軸方向に生じる切れ刃の軌跡と加工目標形状の溝円弧との差あるいはずれδを任意に設定することが可能であることに着目した。
具体的には、本発明では次のような切削加工方法を採用した。すなわち、
（１）回転するワークに対し、該ワークの外方から内方に向けて延びる回転軸に取り付けられた切削工具を深さ方向に進入させて、円周状の溝加工を行う切削加工方法において、
前記回転軸を前記ワークの内方に向けて所定の傾斜角度で下方に傾斜させ、平面図で見たとき、前記切れ刃の前記ワーク内における軌跡が、その最深点と前記ワークの中心Ｏとを結ぶ半径方向に短軸を有する楕円の一部となるように配置し、前記傾斜角度を維持したまま、前記切削工具を加工目標の溝深さとなるまで下降させて前記ワークを切削することにより、前記軌跡と加工目標形状である溝の円弧との、ｘ軸方向のずれを任意に設定できるようにした。なお、ｘ軸とは、前記切れ刃のワーク最深点２２をワークＷの表面に投影した点を原点Ｏ’とし、原点Ｏ’からワーク表面と平行にワーク中心軸に向かう軸、あるいは、工具の回転軸をワーク表面に投影した軸である。【００２６】
（２）前記ｘ軸方向のずれδと前記傾斜角度Ｂとの関係を次式（１）により求め、前記ワーク表面から見た前記軌跡上の任意の点の深さｔに対し、前記ｘ軸方向のずれを任意に設定できるようにした。
【数１】
2011132252.tif 000003
ただし、Ｄは加工しようとする溝形状の直径、ａｄ及びｄは、それぞれ加工しようとする溝形状の深さ及び切れ刃軌跡の直径を示し、０≦ｔ≦ａｄである。【００２７】
（３）前記ずれδのうち、切削開始点、切削終了点あるいは切削開始点から切削終了点に到るまでのずれδの値を選定することにより、溝の外周壁あるいは内周壁に発生するバンクを調整できるようにした。【００２８】
（４）前記傾斜角度を異ならせて、前記切削を複数回行うようにした。【００２９】
（５）前記切削工具の切れ刃支持部、及び切れ刃の形状を選定し、前記ｘ軸方向に生じるずれを低減するようにした。【００３０】
本発明では、上記の切削加工方法を効率よく実施するため、さらに、次のような切削加工装置を採用した。すなわち、
（６）回転するワークに対し、該ワークの外方から内方に向けて延びる回転軸に取り付けられた切削工具を深さ方向に進入させて、円周状の溝加工を行う切削加工装置において、
前記切削工具の回転軸を前記ワークの内方に向けて所定の傾斜角度で下方に傾斜させる切削工具傾斜手段を設け、平面図で見たとき、前記切れ刃の前記ワークにおける軌跡が、その最深点と前記ワークの中心Ｏとを結ぶ半径方向に短軸を有する楕円となるように前記傾斜角度を調整することにより、前記軌跡と加工目標形状である溝の円弧との、ｘ軸方向のずれを任意に設定できるようにした。なお、ｘ軸とは、前記切れ刃のワーク最深点からワーク表面と平行にワーク中心軸に向かう軸を示す。【００３１】
（７）前記切削工具は、前記回転軸から拡開する拡開部を備え、前記切れ刃を該拡開部の先端に取り付けた。
【発明の効果】
【００３２】
ここで、ワーク表面から見た切れ刃の軌跡上の任意の点の深さｔが０のときは、ｘ軸方向のずれδを計算するための上記の式は、切削開始点もしくは切削終了点での、切れ刃の軌跡と溝円弧とのｘ軸方向のずれδs、δfを示している。ｔ＝ａｄの場合、ｘ軸方向のずれδの計算式は、最深点における切れ刃の軌跡と溝円弧とのｘ軸方向のずれを表しており、この場合、δは必ずゼロとなり、最深点で切れ刃の軌跡と溝円弧とが一致するような加工が可能になる。【００３３】
加工しようとする溝の直径Ｄと深さａｄは決まった値なので、δは工具直径ｄと、切れ刃の軌跡上の任意の点の深さｔと、工具の傾斜角度Ｂとの関数となり、δがマイナスの場合、切れ刃の軌跡は溝円弧の外側にあり、逆にδがプラスの場合、切れ刃の軌跡は溝円弧の内側に投影される。
また、使用する工具の直径ｄを決定すると、切れ刃の軌跡のうち、切削に関与する領域（０≦ｔ≦ａｄ）において、傾斜角度Ｂの値により、各点におけるδが求められ、工具の傾斜角度Ｂがゼロの場合、工具軸がワーク表面に平行なサイドカッタ方式となり、工具の傾斜角度Ｂを大きくすると、ワーク表面に投影された切れ刃の軌跡は、溝円弧の内側へ移行する。【００３４】
以上から、切削に関与する切れ刃の軌跡のすべての領域（０≦ｔ≦ａｄ）の各点におけるδは、工具の傾斜角度Ｂの大きさにより、次の３通りに場合分けされる。
（１）傾斜角度Ｂが小さい場合。
すべての０≦ｔ≦ａｄにおいて、傾斜角度Ｂをゼロから順次大きくし、切削開始もしくは終了点（ｔ＝０）での切れ刃の軌跡と溝円弧とのずれδs、δfがゼロとなるまで、工具の軌跡は溝の円弧よりも外側に投影される。この場合、溝の外側にのみバンクが生じる。
（２）δs＝０、δf＝０となる傾斜角度Ｂから、さらに工具を傾斜させた場合。
このときは、切削開始／終了点の近傍ではワーク表面に投影される切れ刃の軌跡が溝円弧の内側に投影され、最深点近傍では切れ刃の軌跡が溝円弧の外側に投影される。この場合、溝の内と外の両方にバンクが生じる。
（３）傾斜角度Ｂを更に大きくした場合。
式（１）で、すべての領域（０≦ｔ≦ａｄ）において、δ>０となるように工具の傾斜角度Ｂを設定すると、投影される工具の軌跡は、すべて溝円弧よりも内側に入る。この場合、溝の内壁にだけバンクが生じる。【００３５】
このように上記（１）の切削加工方法によれば、ワークの端面に対し、切削工具の切れ刃とワークとの接触点が下方に位置するよう所定の傾斜角度で傾斜させ、平面図で見たとき、切れ刃の軌跡が、その最深点とワークの中心Ｏを結ぶ半径方向を短軸とした楕円となるように配置されることにより、上述したｘ軸方向に発生するずれδを任意の値に設定でき、例えば加工目標形状が垂直側壁を有する溝の場合でも、精度の高い加工を実現することができる。【００３６】
上記（２）の切削加工方法によれば、ｘ軸方向に発生するずれδを簡単に計算することができ、最適な傾斜角度を選定することが可能になる。【００３７】
上記（３）の切削加工方法によれば、ずれδのうち、切削開始点、切削終了点あるいは切削開始点から切削終了点に到るまでのずれδの値を選定することにより、溝の外周壁あるいは内周壁に発生するバンク形状を調整することが可能になる。【００３８】
上記（４）の切削加工方法によれば、傾斜角度を異ならせた切削を複数回行うことにより、溝の内壁側あるいは外壁側に発生するバンクを低減することが可能になる。【００３９】
上記（５）の切削加工方法によれば、傾斜角度に加え、切削工具の切れ刃支持部、及び切れ刃の形状を選定することにより、ｘ軸方向のずれを任意に設定することが可能になる。【００４０】
上記（６）の切削加工装置によれば、切削工具の回転軸をワークの内方に向けて所定の傾斜角度で下方に傾斜させる切削工具傾斜手段を備えているから、傾斜角度を自由にそして連続的に調整することができ、上記（１）ないし（５）の切削加工方法を簡単かつ効率よく実現することができる。【００４１】
上記（７）の切削加工装置によれば、回転軸から拡開する拡開部の先端に切れ刃が備えられているから、工具とワークとの干渉を防止するとともに、より深い溝加工が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】ジェットエンジンに用いられるタービンのディスクとブレードの加工例を示す。
【図２】フライスカッタを用いた場合の切削加工の例を示す。
【図３】加工に伴う切れ刃の温度変化の例を示す。
【図４】サイドカッタの回転軸をワークに対し平行に維持した際に、ワーク端面に投影される切れ刃軌跡と、溝の円弧曲線とのずれδを示す。
【図５】サイドカッタの回転軸をワークに対し平行に維持した際に、溝の外壁側にバンクが形成された状態を示す。
【図６】サイドカッタの回転軸をワークに対し平行に維持した際に、溝の外壁にバンクが発生する説明図を示す。
【図７】従来のサイドカッタがワークに干渉している状態を示す。
【図８】実施例において工具の切れ刃が最深点に達した状態を示す。
【図９】工具を傾斜させた状態を示す。
【図１０】工具がワークに対し水平状態にあるとき、工具の切れ刃がワーク表面に接している状態を示す。
【図１１】切れ刃の特定の点を示す。
【図１２】工具を傾斜させたとき、特定の点が座標上どのように移動するかを示す。
【図１３】工具を傾斜させ、切込みを与えたときの切削領域を示す。
【図１４】切削開始点、切削終了点におけるｘ軸方向のずれを０とする場合の加工例を示す。
【図１５】特定の点のｘ軸方向のずれを０とする場合の加工例を示す。
【図１６】外壁を垂直壁とする場合の加工例を示す。
【図１７】内壁を垂直壁とする場合の加工例を示す。
【図１８】工具の傾斜角度と発生するバンクとの関係を示す。
【図１９】サイドカッタを傾斜させたときの干渉の状態を示す。
【図２０】拡開部を大きくしてワークに直交するようにした加工例を示す。
【図２１】実際の加工を行う際のフローチャートを示す。
【図２２】楕円の切れ刃を用いた加工例を示す。
【図２３】矩形の切れ刃を用いた加工例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
以下、図面を用いて、本発明の実施例について説明する。
【実施例】
【００４４】
図８は、本発明による工具５がワークＷに対し、目標形状の円周溝を加工する際の俯瞰図及び平面からみた図をそれぞれ示す。
本発明の工具５は回転軸６と、この回転軸６と中心軸を一致させ、例えば裁円錐形のように、徐々にラッパ状に拡開する拡開部７と、この拡開部７の外周端部に等間隔に配置された切れ刃８とにより構成され、回転軸５は、ワークＷの端面に対し角度Ｂで、ワークＷの外周側に延びている。
この工具５は、図示しない加工機により、ワークＷの中心Ｏ側から回転軸６の軸方向でみたとき、反時計方向に高速に回転駆動されるとともに、ワークＷの中心Ｏからの位置、切り込み深さ、さらに前述の傾斜角度が自由に位置決めされるようになっている。なおワークＷも図示しない加工台に保持され、図８では反時計方向に回転駆動されるようになっている。
なお、この実施例では、拡開部７を備えた工具を使用しているが、溝の形状（深さ、幅）あるいは必要とされる加工精度によっては、軸に対し直交する円板面に切れ刃を取り付けた、一般的なサイドカッタを使用してもよい。【００４５】
図８は、この工具５の切れ刃８が最深点に達した状態を示している。
切れ刃８は、拡開部７の外周端に配置されており、回転軸５を中心とした円軌道を高速で回転するが、回転軸５がワークＷの端面に対し傾斜していることから、切削開始点と切削終了点は、最深点とワークＷの中心Ｏを結ぶ半径方向を短軸とした楕円となり、図８に示されるように、この円軌道を平面図で見ると、最深点における法線方向、すなわち切れ刃８のワーク最深点からワーク表面と平行にワーク中心軸に向かう軸の方向に発生する差、あるいはずれδを、回転軸６をワークＷに対し平行に維持したまま加工する図２のものと比較して大きく低減することが可能になる。【００４６】
ここで、図９に示すように、加工目標の溝形状の直径がＤ、深さがａｄで、直径がｄの工具を加工面からＢだけ傾斜させて加工した場合について、上記のずれδを低減できる理由を図１０〜図１３を用いて詳細に説明する。【００４７】
図１０において、切れ刃８がワークＷに切り込む直前での、ワーク表面と切れ刃８による切れ刃の軌跡とが接触している点を原点Ｏ’とし、原点Ｏ’からワーク表面に沿ってその中心点Ｏに向かう軸をｘ軸、原点Ｏ’において水平面でｘ軸に直交する軸をｙ軸、原点Ｏ’において垂直に直交する軸をｚ軸とする。
図１１に示されているように、直径ｄの切れ刃を有する工具の軸が、ｘｚ面に平行に配置されているものとすると、切れ刃の最上点から角度φの点（ｘ１，ｙ１、ｚ１）の点の軌跡は、次のように表される。
ｘ１＝０
ｙ１＝ｄ／２・ｓｉｎφ
ｚ１＝ｄ／２・ｃｏｓφ＋ｄ／２【００４８】
次に原点Ｏ’を中心に、工具の回転軸をｚｘ平面内において、角度Ｂだけ傾斜させると、図１２に示されるように、角度φの点（ｘ１，ｙ１、ｚ１）は、次のように変化する。
ｘ２＝ｘ１・ｃｏｓＢ＋ｚ１・ｓｉｎＢ
ｙ２＝ｙ１
ｚ２＝−ｘ１・ｓｉｎＢ＋ｚ１・ｃｏｓＢ
なお、角度φの点（ｘ１，ｙ１、ｚ１）は、工具の直径ｄ、切れ刃の最上点から角度φ及び傾斜角度φを用いて次のように表すこともできる。
ｘ２＝ｄ／２・（ｃｏｓφ＋１）・ｓｉｎＢ
ｙ２＝ｄ／２・ｓｉｎφ
ｚ２＝ｄ／２・（ｃｏｓφ＋１）・ｃｏｓＢ
ここで、ｘ２とｙ２が、ワーク平面に投影された切れ刃の軌跡を示し、傾斜角度Ｂを変化させると、ｘ２は変化し、ｙ２は変化しない。【００４９】
切れ刃の軌跡のうち、切削に関与する領域に着目すると、図１３に示されるように、ワークに与える切込量をｔ’（０≦ｔ’≦ａｄ）とした場合、
ｚ２−ｔ’≦０
となる領域が、切れ刃の軌跡のうち、切削に関与する部分であり、
ｚ２−ｔ’＝ｄ／２・（ｃｏｓφ＋１）ｃｏｓＢ−ｔ’≦０
となるから、
中心角度φのうち、
|ｃｏｓφ|≦２ｔ’／（ｄ・ｃｏｓＢ）−１
となる範囲が、切削領域となる。【００５０】
以上から、投影される工具の楕円軌跡は、次のように表される。
ｘ２＝ｄ／２・（ｃｏｓφ＋１）・ｓｉｎＢ
ｙ２＝ｄ／２・ｓｉｎφ
ただし、  |ｃｏｓφ|≦２ｔ’／（ｄ・ｃｏｓＢ）−１【００５１】
ここで、溝の円弧曲線上で、ｙの値がｙ２となる点Ｇが、ワーク中心Ｏと切れ刃のワーク最深点２２をワークＷの表面に投影した点を原点Ｏ’とを結ぶ直線から角度Ｃだけ回転した位置にあるとすると、次の式（２）が成り立つ。
【数２】
2011132252.tif 000004
【００５２】
また、点Ｇのｘ方向の値は、次の式（３）で表される。
【数３】
2011132252.tif 000005
となる。
一方、切れ刃軌跡の角度φはｚ２を用いて次の式（４）で表される。
【数４】
2011132252.tif 000006
【００５３】
同時に、ｙ２はｚ２を用いて次の式（５）で表される。
【数５】
2011132252.tif 000007
【００５４】
以上から、切削に関与する切れ刃の軌跡（切れ刃−ワーク接触弧）において、加工面に投影した切れ刃の軌跡のすべての点における、ｘ軸方向の切れ刃軌跡と、加工目標形状溝の円弧軌跡とのずれをδとすると、δは次の式（６）で表されることになる。
【数６】
2011132252.tif 000008
【００５５】
ここで、式（６）右辺の第１項のcosφに式（４）を代入し，右辺の第２項のｙ２に式（５）を代入すると、次の式（７）のようになる。
【数７】
2011132252.tif 000009
ここで、工具に目標深さａｄ(目標溝深さ)の切込みを与えた場合、切れ刃の軌跡上の高さｚ２を、ｚ２=ａｄ-ｔとすると、ずれδは次の式（８）で計算することができる。
【数８】
2011132252.tif 000010
【００５６】
いまこのδの値に基づいて、どのようなバンクが形成されるかについて、場合分けすると次のようになる。
（１）δｓ＝δｆ＝０とする場合
例えば、Ｄ＝５００ｍｍ、ｄ＝１５０ｍｍ、ａｄ＝４０ｍｍ、Ｂ＝１２．８２５°としたとき、図１４に示されるようにδは、切削開始点、切削終了点でδｓ＝０、δｆ＝０となり、工具の切削開始点と切削終了点、および最深点の３点が、加工目標形状の溝の円弧と一致し、内壁が直線となるが、他のδは常にδ＜０となる。切削開始点と切削終了点でのずれがゼロとなる場合、形成される溝形状の外壁にはバンクが生じるが、外壁の形状は直線に最も近づき、外側へのバンク量は０．７３ｍｍである。内壁は図示されるように直線となる。【００５７】
（２）δｓ＞０（δｆ＞０）かつ、他の切削領域でδ＜０のとき
例えば、Ｄ＝５００ｍｍ、ｄ＝１５０ｍｍ、ａｄ＝４０ｍｍ、Ｂ＝１４°としたとき、図１５に示されるようにδは、切削開始点及び切削終了点でδｓ＝δｆ＝０．８１となりδｓ＝δｆ＞０である。上記（１）の場合より、工具軸は傾斜している。また、切削開始点と切削終了点の近傍ではδ＞０となる。最深点に近づくにつれ、δは小さくなり、δ＝０となる点が生じる。さらに最深点に近づくとδ＜０となる。この場合、切削に関与する領域のうち、最深点と他の２点の合計３点が、溝の円弧と一致する。内壁、外壁ともにバンクが生じる。内側へ０．６７ｍｍのバンクが、外側へ０．３８ｍｍのバンクが発生する。【００５８】
（３）δｓ＞０（δｆ＞０）かつ、他の切削領域でδ＞０のとき
例えば、Ｄ＝５００ｍｍ、ｄ＝１５０ｍｍ、ａｄ＝４０ｍｍ、Ｂ＝２５°としたとき、δｓ＞０（δｆ＞０）となる。すなわち、工具の回転軸は加工面に対して（２）の場合よりも大きく傾き、図１６に示されるように、δｓ＝δｆ＝８．７７ｍｍとなり、創成される溝の外壁の断面は直線になるが、内壁にバンクが生じる。内側へのバンク量は８．３ｍｍである。【００５９】
（４）δｓ＜０（δｆ＜０）の場合
例えば、Ｄ＝５００ｍｍ、ｄ＝１５０ｍｍ、ａｄ＝４０ｍｍ、Ｂ＝５°としたとき、図１７に示されるように、δｓ＝δｆ＝−５．２９ｍｍとなり、工具の回転軸は加工面にほぼ平行となり、外壁にバンクが生じるが、内壁は直線となる。工具の回転軸の傾斜角度は、加工面に対して（１）の場合よりも小さい。外壁へのバンク量は５．２７ｍｍとなる。とくにＢ＝０のときが、サイドカッタで加工した場合である。【００６０】
以上の関係を表したのが図１８である。このように、切削に関与する切れ刃の軌跡の全域にてδ＝０とするのが理想的ではあるが、溝の円弧が円なのに対して、投影された切れ刃の軌跡が楕円なので、δ＝０は実現しない。
加えて、常に特定の点においてδ＝０となるようにすると、加工しようとしている溝形状の直径Ｄ、深さａｄに対し、直径ｄ及び傾斜角Ｂがピンポイントとなり、多数の工具を用意する必要が生じる。
また、加工目標の溝が、幅が小さく深い場合、切れ刃を装着する工具底面が平板なサイドカッタを用いると、図１９に示すように、工具底板が、形成した溝に干渉し、所望の深さの溝を形成できない。【００６１】
そこで、幅が小さくて深い溝を加工しようとするために、工具の形状として、図２０に示すように、工具の拡開部の径をできるだけ大きなものとし、工具の回転軸を傾斜させたとき、ワークに対して直交するよう拡開部の角度を選定すればよい。なお、図２０のものでは、切れ刃は丸駒タイプのものとしている。【００６２】
図２１に、切れ刃サイズ、工具直径ｄ、傾斜角度Ｂ、拡開部の形状（角度）及び工具のパスを決定するためのフローチャートを示す。
ステップ１では、加工しようとする溝の幅ｗ、直径Ｄ、深さａｄを入力し、ステップ２で溝幅以下の大きさの切れ刃（インサート）を選択する。
次にステップ３で、工具の直径ｄを選定したうえで、ステップ４で、式（１）を利用して、工具の傾斜角度Ｂの許容範囲（ＢｍａｘとＢｍｉｎ）を決定する。
その上で、ステップ５で、工具の傾斜角度Ｂに合った、拡開部の角度を決定するとともに、さらに、Ｌ＞ａｄとなるよう、ｄｗを決定する。
以上のステップ１〜５に基づき、Ｂｍｉｎ≦Ｂ≦Ｂｍａｘの範囲で、工具の傾斜角度と工具のパスを決定し、ステップ６で加工が実行される。なお、その際、干渉をチェックしながら、工具が外壁を仕上げようとするときは、Ｂ→Ｂｍａｘとなるよう（工具の外面と溝の外壁とが干渉しないようにする）、内壁を仕上げようとするときは、Ｂ→Ｂｍｉｎとなるよう（工具の底面と溝の内壁とが干渉しないように）にすればよい。【００６３】
具体的には、加工しようとする溝の直径が５００ｍｍ、深さが４０ｍｍ、幅が１２ｍｍの場合、直径が１５０ｍｍのサイドカッタに直径１２ｍｍの丸駒チップを取り付けた工具を使おうとすると、Ｂ＝０では外壁にバンクが生じてしまい、Ｂ＞０では工具−ワーク干渉と内壁のバンクが生じる。
そこで、先のように選定された工具を用いて、Ｂ＝１２．８２５°とすると、外壁にバンクは生じるものの、もっとも直線に近くなる。
この場合、工具の外面のテーパ角度は１２．８２５°以下で、内面のテーパ角度は１２．８２５°以上とする必要がある。
なお、この場合、外壁のバンク量は０．７３ｍｍである。【００６４】
また、溝の幅が十分大きい場合、加工工程を「内壁仕上げ」／「外壁仕上げ」の２工程に分けたり、回転軸を含めた同時多軸制御を行うことにより、例えば最初に傾斜角Ｂを大きくして、外壁側を直線状にし、次に傾斜角Ｂを選択することにより、バンクが全く生じない溝形状の加工を実現することができる。【００６５】
具体的には、加工しようとする溝の直径が５００ｍｍ、深さが４０ｍｍ、溝の幅が５０ｍｍの場合、拡開部の末端の直径が１５０ｍｍの工具に、直径１２ｍｍの丸駒チップを取り付けて内外壁を垂直に仕上げようとする場合、まず、Ｂ＝０として内壁を仕上げる。
このとき、壁の外側に向かって８．６５ｍｍのバンクが生じるが、加工しようとしている溝の幅よりも小さいので、問題にはならない。次に、工具の回転軸をＢ＝２５°だけ傾けて、溝の外壁を垂直に仕上げる。このとき、内側に向かって８．３ｍｍのバンクが生じるが、溝の幅よりも小さいので問題ない。
このように傾斜角度を異ならせて、切削を複数回行うことにより、内壁と外壁の両方を真直ぐに仕上げることが可能になる。【００６６】
また、溝幅が十分に広い場合、工具に切り込みを与え、工具を半径方向に送りながら傾斜角度を変化させて、一回の切り込みで溝の内壁と外壁の両方を垂直に仕上ることができる。すなわち、
（１）サイドカッタの場合、外壁へのバンク量が所要溝幅よりも小さいとき、まずＢ＝ゼロとして内壁を仕上るように切込みを与え、その後、工具をワークの半径方向の外側へ送りながら、傾斜角度を次第に大きくする。傾斜角度Ｂは、外壁がまっすぐ仕上られる角度まで、次第に変化させる。【００６７】
あるいは、
（２）拡開部を設けた工具の場合、サイドカッタとは逆に、外壁をまっすぐに仕上られる傾斜角度Ｂを工具軸に与え、外壁を仕上る。そのあと、工具をワークの中心方向に送りながら、傾斜角度を次第にゼロに変化させる。
これら２通りの方法により、溝幅が十分広い場合、１つのシーケンシャル制御で内壁と外壁の両方を仕上ることができる。傾斜角度は、常に工具とワークとが干渉しない値にしながら、所定の角度まで変化させる。【００６８】
さらに、切れ刃は、ｘｚ平面(図８参照)すなわちワーク断面に対し、切削開始から最深点に到るまで、工具の傾斜角度と切れ刃の取り付け角度とを合成した方向を向くことになる切れ刃の形状も、形成されるバンク形状に影響を与える。
図２２は、楕円の切れ刃を使用した場合に創生される溝の形状を示し、溝深さ方向における切れ刃の位置によって、ワーク断面に投影される切れ刃の形状が変化する様子を示している。図２２から明らかなように、ワーク断面への切れ刃の投影図の変化と、切れ刃の中心部の軌跡の合成により、溝の内壁と外壁の形状を決定する。図２３は、同様に矩形の切れ刃を使用した場合に創生される溝の形状を示している。【００６９】
例えば、図２２に示されるように、楕円の切れ刃を用いる場合、円状の切れ刃（丸駒チップ）を使用した加工溝と比較して溝幅を小さくすることができ、楕円形状の切れ刃の長軸方向を工具の回転軸に対してある角度だけ回転させて取り付ければ、バンク量を低減することができる。
以上のことから、加工目標の溝の直径、深さ、溝幅及び拡開部末端の直径等に合わせて、切れ刃の最適形状を選択すれば、最適な加工を実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
以上説明したように、本発明によれば、切削工具の回転軸をワークの端面に対し傾斜することにより、切削時の最深点をワーク表面に投影した点を原点とし、この原点からワーク表面と平行にワーク中心軸に向かう軸、あるいは、工具回転軸をワーク表面に投影した軸の方向に生じるずれδを低減するなど、任意に設定することができ、難削材のみならず、通常の加工材の溝加工に適用しても、溝の加工精度を高めるとともに、切削加工の効率化、工具の長寿命化を図ることができ、種々の切削加工装置に幅広く適用することができる。
【符号の説明】
【００７１】
１、５  工具
２、６  回転軸
３  円板
４、８  切れ刃
７  拡開部
【図１】
2011132252.tif 000012
【図２】
2011132252.tif 000013
【図３】
2011132252.tif 000014
【図４】
2011132252.tif 000015
【図５】
2011132252.tif 000016
【図６】
2011132252.tif 000017
【図７】
2011132252.tif 000018
【図８】
2011132252.tif 000019
【図９】
2011132252.tif 000020
【図１０】
2011132252.tif 000021
【図１１】
2011132252.tif 000022
【図１２】
2011132252.tif 000023
【図１３】
2011132252.tif 000024
【図１４】
2011132252.tif 000025
【図１５】
2011132252.tif 000026
【図１６】
2011132252.tif 000027
【図１７】
2011132252.tif 000028
【図１８】
2011132252.tif 000029
【図１９】
2011132252.tif 000030
【図２０】
2011132252.tif 000031
【図２１】
2011132252.tif 000032
【図２２】
2011132252.tif 000033
【図２３】
2011132252.tif 000034
【手続補正書】
【提出日】平成23年2月17日(2011.2.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転するワークに対し、該ワークの外方から内方に向けて延びる回転軸に取り付けられた切削工具を深さ方向に進入させて、円周状の溝加工を行う切削加工方法において、
前記回転軸を前記ワークの内方に向けて所定の傾斜角度Ｂで下方に傾斜させ、平面図で見たとき、前記切れ刃の前記ワーク内における軌跡が、その最深点と前記ワークの中心とを結ぶ半径方向に短軸を有する楕円の一部となるように配置するのに際し、前記軌跡と加工目標形状である溝の円弧とのｘ軸方向のずれδと前記傾斜角度Ｂとの関係を次式により求め、該傾斜角度Ｂを維持したまま、前記切削工具を加工目標の溝深さとなるまで加工させて前記ワークを切削することにより、前記ワーク表面から見た前記軌跡上の任意の点の深さｔに対し、前記ずれδを設定できるようにした切削加工方法。
なお、ｘ軸とは、前記最深点をワーク表面に投影した点を原点とし、この原点からワーク表面と平行にワーク中心軸に向かう軸、あるいは、前記回転軸をワーク表面に投影した軸である。
【数９】
2011132252.tif 000035
ただし、Ｄは加工しようとする溝形状の直径、ａｄ及びｄは、それぞれ加工しようとする溝形状の深さ及び切れ刃軌跡の直径を示し、０≦ｔ≦ａｄである。
【請求項２】
前記ずれδのうち、切削開始点、切削終了点あるいは切削開始点から切削終了点に到るまでのずれδの値を選定することにより、溝の外周壁あるいは内周壁に発生するバンクを調整できるようにした請求項１に記載の切削加工方法。
【請求項３】
前記傾斜角度を異ならせて、前記切削を複数回行うことを特徴とする請求項１または２に記載の切削加工方法。
【請求項４】
前記傾斜角度に加え、前記切削工具の切れ刃支持部、及び切れ刃の形状を選定することにより、前記ｘ軸方向のずれδを設定できるようにした請求項１ないし３のいずれかひとつに記載の切削加工方法。
【請求項５】
回転するワークに対し、該ワークの外方から内方に向けて延びる回転軸に取り付けられた切削工具を深さ方向に進入させて、円周状の溝加工を行う切削加工装置において、
前記切削工具の回転軸を前記ワークの内方に向けて所定の傾斜角度Ｂで下方に傾斜させる切削工具傾斜手段を設け、平面図で見たとき、前記切れ刃の前記ワークにおける軌跡が、その最深点と前記ワークの中心Ｏとを結ぶ半径方向に短軸を有する楕円となるように前記傾斜角度Ｂを調整することにより、前記ワーク表面から見た前記軌跡上の任意の点の深さｔに対し、前記軌跡と加工目標形状である溝の円弧とのｘ軸方向のずれδを設定できるようにした切削加工装置。
なお、ｘ軸とは、前記ワーク最深点をワーク表面に投影した点を原点とし、この原点からワーク表面と平行にワーク中心軸に向かう軸、あるいは、前記回転軸をワーク表面に投影した軸であり、前記傾斜角度Ｂは、前記軌跡と加工目標形状である溝の円弧とのｘ軸方向のずれδとの関係を次式により求めたものである。
【数１０】
2011132252.tif 000036
ただし、Ｄは加工しようとする溝形状の直径、ａｄ及びｄは、それぞれ加工しようとする溝形状の深さ及び切れ刃軌跡の直径を示し、０≦ｔ≦ａｄである。
【請求項６】
前記切削工具は、前記回転軸から拡開する拡開部を備え、前記切れ刃が該拡開部の先端に取り付けられていることを特徴とする請求項５記載の切削加工装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
上記目的を達成するため、本発明者らは、工具の回転軸をワーク端面に対し傾斜するとともに、必要に応じて工具及び切れ刃の形状を工夫することにより、切れ刃のワーク内部における軌跡を、平面図でみて楕円とすることにより、前述のｘ軸方向に生じる切れ刃の軌跡と加工目標形状の溝円弧との差あるいはずれδを任意に設定することが可能であることに着目した。
具体的には、本発明では次のような切削加工方法を採用した。すなわち、
（１）回転するワークに対し、該ワークの外方から内方に向けて延びる回転軸に取り付けられた切削工具を深さ方向に進入させて、円周状の溝加工を行う切削加工方法において、
前記回転軸を前記ワークの内方に向けて所定の傾斜角度Ｂで下方に傾斜させ、平面図で見たとき、前記切れ刃の前記ワーク内における軌跡が、その最深点と前記ワークの中心とを結ぶ半径方向に短軸を有する楕円の一部となるように配置するのに際し、前記軌跡と加工目標形状である溝の円弧とのｘ軸方向のずれδと前記傾斜角度Ｂとの関係を次式により求め、該傾斜角度Ｂを維持したまま、前記切削工具を加工目標の溝深さとなるまで加工させて前記ワークを切削することにより、前記ワーク表面から見た前記軌跡上の任意の点の深さｔに対し、前記ずれδを設定できるようにした切削加工方法。
なお、ｘ軸とは、前記最深点をワーク表面に投影した点を原点とし、この原点からワーク表面と平行にワーク中心軸に向かう軸、あるいは、前記回転軸をワーク表面に投影した軸である。
【数１１】
2011132252.tif 000037
ただし、Ｄは加工しようとする溝形状の直径、ａｄ及びｄは、それぞれ加工しようとする溝形状の深さ及び切れ刃軌跡の直径を示し、０≦ｔ≦ａｄである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
（２）前記ずれδのうち、切削開始点、切削終了点あるいは切削開始点から切削終了点に到るまでのずれδの値を選定することにより、溝の外周壁あるいは内周壁に発生するバンクを調整できるようにした。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
（３）前記傾斜角度を異ならせて、前記切削を複数回行うようにした。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
（４）前記切削工具の切れ刃支持部、及び切れ刃の形状を選定し、前記ｘ軸方向に生じるずれを低減するようにした。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
本発明では、上記の切削加工方法を効率よく実施するため、さらに、次のような切削加工装置を採用した。すなわち、
（５）回転するワークに対し、該ワークの外方から内方に向けて延びる回転軸に取り付けられた切削工具を深さ方向に進入させて、円周状の溝加工を行う切削加工装置において、
前記切削工具の回転軸を前記ワークの内方に向けて所定の傾斜角度Ｂで下方に傾斜させる切削工具傾斜手段を設け、平面図で見たとき、前記切れ刃の前記ワークにおける軌跡が、その最深点と前記ワークの中心Ｏとを結ぶ半径方向に短軸を有する楕円となるように前記傾斜角度Ｂを調整することにより、前記ワーク表面から見た前記軌跡上の任意の点の深さｔに対し、前記軌跡と加工目標形状である溝の円弧とのｘ軸方向のずれδを設定できるようにした切削加工装置。
なお、ｘ軸とは、前記ワーク最深点をワーク表面に投影した点を原点とし、この原点からワーク表面と平行にワーク中心軸に向かう軸、あるいは、前記回転軸をワーク表面に投影した軸であり、前記傾斜角度Ｂは、前記軌跡と加工目標形状である溝の円弧とのｘ軸方向のずれδとの関係を次式により求めたものである。
【数１２】
2011132252.tif 000038
ただし、Ｄは加工しようとする溝形状の直径、ａｄ及びｄは、それぞれ加工しようとする溝形状の深さ及び切れ刃軌跡の直径を示し、０≦ｔ≦ａｄである。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
（６）前記切削工具は、前記回転軸から拡開する拡開部を備え、前記切れ刃を該拡開部の先端に取り付けた。
【国際調査報告】
2011132252.tif 000039
2011132252.tif 000040
2011132252.tif 000041
2011132252.tif 000042